Интерфейс между влажным воздухом и механическими поступательными сетями
Simscape/Библиотека фундаментов/Сырой воздух/Элементы
Блок Translational Mechanical Converter (MA) моделирует интерфейс между сырой воздушной сетью и механической поступательной сетью. Блок преобразует давление сырого воздуха в механическую силу и наоборот. Можно использовать его как базовый блок для линейных приводов.
Конвертер содержит переменный объем сырого воздуха. Давление и температура развиваются исходя из сжимаемости и теплоемкости этого объема сырого воздуха. Жидкая вода конденсируется из объема сырого воздуха, когда она достигает насыщения. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, результаты ли увеличение объема сырого воздуха внутри конвертера в положительном или отрицательном перемещении порта R относительно порта C.
В блочных уравнениях используются эти символы. Индексы a
, w
, и g
указать свойства сухого воздуха, водяного пара и прослеживаемого газа, соответственно. Подстрочный ws
указывает водяной пар при насыщении. Индексы A
, H
, и S
указать соответствующий порт. Подстрочный I
указывает свойства внутреннего объема сырого воздуха.
Массовый расход жидкости | |
Φ | Энергетическая скорость потока жидкости |
Q | Тепловая скорость потока жидкости |
p | Давление |
ρ | Плотность |
R | Удельная газовая константа |
V | Объем сырого воздуха внутри конвертера |
c v | Удельное тепло при постоянном объеме |
h | Специфическая энтальпия |
u | Удельная внутренняя энергия |
x | Массовая доля (x w - удельная влажность, что является другим термином для массовой фракции водяного пара) |
y | Мольная дробь |
φ | Относительная влажность |
r | Коэффициент влажности |
T | Температура |
t | Время |
Чистые скорости потока жидкости в объем сырого воздуха внутри конвертера
где:
конденсация - это скорость конденсации.
Φ конденсация - это скорость потерь энергии от конденсированной воды.
Φ S - это скорость энергии, добавляемой источниками влаги и следового газа . и - массовые расходы жидкости воды и газа, соответственно, через порт S. Значения , , и Φ S определяются источниками влаги и следового газа, соединенными с портом S конвертера .
Сохранение массы водяного пара относится к массовому расходу жидкости водяного пара с динамикой уровня влаги во внутреннем объеме сырого воздуха:
Точно так же сохранение массы следового газа связывает массовый расход жидкости следового газа с динамикой уровня следового газа во внутреннем объеме сырого воздуха:
Сохранение массы смеси относится к массовому расходу жидкости динамике давления, температуры и массовой доли внутреннего объема сырого воздуха:
где - скорость изменения объема конвертера.
Наконец, энергосбережение связывает энергетическую скорость потока жидкости с динамикой давления, температуры и массовой доли внутреннего объема сырого воздуха:
Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:
Удельная газовая константа смеси
Объем конвертера
где:
V мертвый - это мертвый объем.
S int является площадью поперечного сечения интерфейса.
d int является перемещением интерфейса.
ε int является коэффициентом механической ориентации. Если Mechanical orientation Pressure at A causes positive displacement of R relative to C
, ε int = 1. Если Mechanical orientation Pressure at A causes negative displacement of R relative to C
, ε int = -1.
Если вы соединяете конвертер с соединением Multibody, используйте входной порт физического сигнала p, чтобы задать перемещение R порта относительно C порта. В противном случае блок вычисляет перемещение интерфейса из относительных скоростей порта. Перемещение интерфейса равняется нулю, когда объем сырого воздуха внутри конвертера равен мертвому объему. Затем, в зависимости от Mechanical orientation значения параметров:
Если Pressure at A causes positive displacement of R relative to C
перемещение раздела увеличивается, когда объем сырого воздуха увеличивается из мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative displacement of R relative to C
перемещение раздела уменьшается, когда объем сырого воздуха увеличивается из мертвого объема.
Баланс сил на механическом интерфейсе
где:
F int - это сила от порта R до порта C.
p env - давление окружения .
Сопротивление потоку и тепловое сопротивление не моделируются в конвертере:
Когда объем сырого воздуха достигает насыщения, может происходить конденсация. Удельная влажность при насыщении
где:
φ ws - относительная влажность при насыщении (обычно 1).
p wsI является давлением насыщения водяного пара, оцениваемым в T I.
Скорость конденсации составляет
где τ condense - это значение параметра Condensation time constant.
Конденсированная вода вычитается из объема сырого воздуха, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, связанная с конденсированной водой,
где Δh vapI - специфическая энтальпия испарения, оцениваемая в T I.
Другие количества влаги и следовых газов связаны друг с другом следующим образом:
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в Property Inspector блоков). Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальную цель для основных переменных и Начальные условия для блоков с конечным объемом влажного воздуха.
Кожух конвертера идеально жесткий.
Сопротивление потоку между входным отверстием конвертера и объемом сырого воздуха не моделируется. Соедините блок Local Restriction (MA) или блок Flow Resistance (MA) с портом A для моделирования падения давления, сопоставленного с входным отверстием.
Тепловое сопротивление между портом H и объемом сырого воздуха не моделируется. Используйте Thermal библиотечных блоков, чтобы смоделировать тепловые сопротивления между влажной воздушной смесью и окружением, включая любые термальные эффекты ёмкости стенки.
Подвижный интерфейс идеально запечатан.
Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жёсткие упоры, трение и инерция.